EP1197731B1 - Sensor system with adjustable sensor signal processing - Google Patents

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EP1197731B1
EP1197731B1 EP20010123844 EP01123844A EP1197731B1 EP 1197731 B1 EP1197731 B1 EP 1197731B1 EP 20010123844 EP20010123844 EP 20010123844 EP 01123844 A EP01123844 A EP 01123844A EP 1197731 B1 EP1197731 B1 EP 1197731B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
unit
signal processing
parameter
processing unit
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20010123844
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1197731A2 (en
EP1197731A3 (en
Inventor
Ralf Dipl.-Ing. Janke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
TDK Micronas GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Micronas GmbH filed Critical TDK Micronas GmbH
Publication of EP1197731A2 publication Critical patent/EP1197731A2/en
Publication of EP1197731A3 publication Critical patent/EP1197731A3/en
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Publication of EP1197731B1 publication Critical patent/EP1197731B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/02Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation
    • G01D3/022Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation having an ideal characteristic, map or correction data stored in a digital memory

Definitions

  • the invention relates to a sensor system with variable sensor signal processing according to the preamble of claim 1, and to a method for changing the signal processing in a sensor system according to the preamble of claim 10.
  • the known systems and methods, from which the invention proceeds, are known from the prior art in a variety of modifications.
  • Typical sensor systems are for example in " Wilsonte - The Foundations of Engineering, Publisher: Akademischer ver Wegmanmaschinen, Berlin, edited by Horst Czichos, 30th revised and expanded edition, Berlin: Springer Verlag 1996, page H 18 ff
  • the sensor unit is based essentially on at least one sensor element for detecting a measured variable and for generating a sensor signal representing the measured variable, and a sensor signal processing unit for processing a measured variable representing the process variable Sensor signal according to predetermined parameters.
  • the evaluation unit is provided for an evaluation of sensor signals processed by the sensor signal processing unit.
  • Type 1 sensors :
  • M physical or chemical measured variable
  • pressure pressure
  • temperature magnetic field
  • chemical parameter for example, the reaction rate in the chemical reaction and the reaction enthalpy or the like. into consideration.
  • the sensor element itself first converts the physical (or chemical) measured quantity (M) into an internal voltage signal U (M). However, it is also possible for a current signal dependent on the measured variable M or an optical signal dependent on the measured variable M to be generated.
  • the output signal (Out) of most sensor units is the measured variable M proportional.
  • Such sensor units have two predefined threshold values G 1 and G 2 .
  • Type P sensors sensor systems with freely programmable algorithms
  • This algorithm according to which the measured variable M is converted into an output signal Out, can be freely programmed with the aid of predefined parameters.
  • These fixed parameters are stored for example in EEPROM cells which are located on the same chip as the other components - the sensor element and the sensor signal processing unit - the sensor unit.
  • the advantage over the sensors of type 1 is that through the programming production-related scattering and influence effects can be reduced by interactions of the sensor system with its effect.
  • the sensor unit behaves like a type 1 sensor unit.
  • the sensor unit therefore has fixed settings with which the measured variable M is converted into an output signal Out.
  • the programming settings are no longer changeable. In technical terms, this condition is referred to as "locked".
  • Type R sensors sensor units with control algorithms
  • the sensor signal processing unit operates with internal control algorithms.
  • Such control algorithms convert a time-varying analog internal voltage signal U (M, t) into an output signal Out. (The time dependence of the internal voltage signal U (M) is indicated by the reference symbol t.)
  • Type R - sensors thus take into account, in contrast to the previously described types and the time course of the measured variable M.
  • This fourth class of sensor units represents a combination of the types described under 2.) and 3.).
  • Sensors of type RP thus combine the advantages of a sensor unit of type P and a sensor unit of type R.
  • the free programmability of the signal processing guarantees on the one hand Adjustment of the tolerances of an overall system consisting of mechanical components and the actual sensor system, on the other hand it is ensured that a reaction of the output signal Out as a result of a control to the current time course of the measured variable M (t).
  • An essential problem of conventional sensor systems which preferably operate according to the last-mentioned method, is that changes in the sensor system, in particular of the sensor element, can no longer be compensated within the life of the sensor unit.
  • a remote calendering instrument system in which a transmitter, a receiver and a calibration device are connected by a two-wire transmission line.
  • the calibration device transmits calibration enable signals that cause the transmitter to raise a reference admittance for comparison with a detected admittance corresponding to a known physical state and monitor the bistable output signals transmitted by the transmitter that change state when the raised reference admittance shows a certain relation to the detected admittance.
  • the adjustment module comprises at least one operator adjustable voltage divider for setting a continuously or discretely variable parameter, which outputs a tuning voltage U_OUT via the interface to the sensor adapter module, which can be used there for purposes of zeroing or adjusting the trigger level, etc.
  • the reference voltage on the input side of the reference divider voltage is set via the interface of the sensor adapter module.
  • the range of values for the adjustment voltage adjustable by the operator by the sensor adjustment module can be specified such that the entire adjustment range of the operator-settable voltage divider can be used for a sensor-specific value range, regardless of the absolute level of the adjustment voltage, which results in a consistently high accuracy of the same for all sensor types Adjustability allows.
  • a disadvantage of these known sensor systems or methods for operating sensor systems is that when updating the sensor system is not guaranteed at the same time that a constant update of the parameter set in the evaluation can take place.
  • the invention has for its object to design the known methods such and further, that the problems described no longer appears. In particular, it should be ensured that optimum signal processing always takes place.
  • the evaluation unit is designed in such a way that at least one parameter for signal processing can be newly determined on the basis of the output signals supplied by the sensor signal processing unit. Furthermore, the invention provides that at least one connecting line between the sensor signal processing unit and the evaluation unit represents a connection to a transmission of at least one of the newly determined parameters for sensor signal processing to the sensor signal processing unit.
  • the sensor signal processing unit according to the invention is designed such that the newly transmitted
  • the evaluation unit recalculates at least one of the parameters for signal processing and transmits at least one of these newly determined parameters via an existing connection line or a possibly already existing wireless (non-line-connected) connection path between the sensor unit and the evaluation unit to the signal processing unit.
  • the sensor signal processing unit now sets the newly transmitted parameter instead of the corresponding old parameter. If the evaluation unit now determines by analysis of the sensor data and any other data that the sensor unit would have a better measured value acquisition with a changed parameter set, then the method according to the invention ensures that the sensor signal processing is carried out further with this new parameter set.
  • the invention provides that a necessary change of a parameter for signal processing in the current (sensor) operation can be determined. It is further provided that at least one of the newly determined parameters during operation to the signal processing unit is transferable, so that a constant update of the parameter set is ensured in the sensor signal processing unit. This embodiment of the invention is particularly imperative when the sensor system is working or should work in continuous operation.
  • the invention provides a filter device, which only allows a transmission of determined parameters, if a signal transmission from the sensor unit is not disturbed thereby.
  • connection line is used for transmitting the newly determined parameters, which is already required for data transmission from the sensor unit to the evaluation unit anyway.
  • the connection line which is connected to the output provided for outputting the processed sensor signal is preferably used.
  • This variant has the advantage that no further connection line between the sensor unit, which is generally present in integrated form on a chip, with sensor element and signal processing unit and the externally arranged evaluation unit is required. This ensures in particular that this novel type of sensor system according to the invention is similar in terms of its mechanical and geometric structure to the old sensor system generation. An adaptation is therefore not required.
  • the invention provides that a common energy supply line of the sensor unit and the evaluation unit is used as a transmission line of the determined parameters. Also in this case, as in the previous example, it is ensured that an old system can be easily replaced by a sensor system according to the invention can be. In particular, for incorporation into a mass product, such compatibility is a mandatory requirement.
  • a third variant of the invention provides that at least one parameter can be transmitted by a change in an output load between the sensor signal processing unit and the evaluation unit. Such a load change can be caused in a conventional manner by the evaluation unit and thus generated outside the sensor unit.
  • a fourth variant of the invention provides that this output load is continuously variable, or that the output load is gradually changed.
  • the invention provides that at least one parameter can be transmitted by changing a supply voltage of the sensor unit.
  • a modulation of the supply voltage of the sensor unit does not necessarily require that the sensor unit and evaluation unit are supplied by one and the same voltage source, but it is also possible that with the aid of a corresponding control line, the power supply of the sensor unit or in particular the sensor signal processing unit is modulated.
  • Such a sensor system or such a method is generally used in programmable sensor systems in which an evaluation unit (evaluation electronics) evaluates a sensor signal and any further signals present.
  • the sensor is programmable in one or more parameters.
  • the evaluation electronics determine that a parameter needs to be changed.
  • the sensor is informed of this change request.
  • An example is a detection of magnetic field changes called a method that is used in particular for measuring the angular position of the crankshaft, camshaft and ABS in the motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a sensor system according to the invention, whose basic components can in principle also be part of a conventional sensor system. According to the invention, however, individual components of the sensor system receive additional functions, which are described below to be discribed. For the sake of clarity, separate block symbols relating to these additional functions of the circuit components are omitted below.
  • the basic components of a sensor system 1 refer to their standard functions, for example, from the cited reference "hut" can be removed.
  • the sensor system 1 is based on a sensor unit 10 and an evaluation unit 40, which are supplied in the example with the aid of the power supply unit 50 with electrical energy.
  • the sensor unit 10 is usually accommodated on a silicon chip.
  • the evaluation unit 40 is connected to the sensor unit 10 via a larger number of connecting lines. This is usually spatially separated from the sensor unit 10.
  • the evaluation unit 40 may possibly be a small microcomputer or part of a larger automation system. Depending on the application, the connection between the sensor unit 10 and the evaluation unit 40 via a single line, via multiple lines or even a data bus.
  • the sensor unit 10 consists of a sensor element 12 and an output signal generating unit 20 adjoining the sensor element 12.
  • the output signal generating unit 20 consists in the example of a measured quantity processing unit 22, an adjoining amplifier unit 24 and the actual sensor signal processing unit 25.
  • the circuit blocks Meß bodinauflewungsaku 22 and amplifier unit 24 shown in the example are optional units, ie these circuit elements need not necessarily be part of the sensor unit 10. in the For example, these are given only for this purpose to show that the output signal generating unit 20 has circuit elements whose operation is not changeable from the outside and circuit elements - in the example the sensor processing unit 25 - in which the functions can be changed by external means.
  • the sensor signal processing unit 25 consists of an analog signal processing unit 27, an adjoining analog / digital converter and a digital signal processing unit 28 adjoining thereto.
  • the analog signal processing unit 27 and the digital signal processing unit 28 are connected to a parameter memory 26 in the example.
  • the analog signal processing unit 27 is connected in the example with a larger number of signal outputs A 1 , A 2 ... A k , A k + 1 ... A K to the evaluation unit 40.
  • the evaluation unit 40 has a larger number of control signal inputs S 1 ... S i , S i + 1 , ... S I.
  • this internal voltage signal U (M) is first amplified in an amplifier unit 24 in order to eliminate interference and to ensure proper signal processing.
  • Such a processed internal voltage signal U (M) is now available at the output of the amplifier unit 24 for sensor signal processing.
  • the output of the amplifier unit 24 simultaneously forms the input E 3 of the sensor signal processing unit 25.
  • this internal voltage signal U (M) is processed in its form in the form of an analog signal with the aid of the analog signal processing unit 27.
  • 27 integrations or differentiations can be performed in the analog signal processing unit.
  • each individual processing step may directly generate an output signal which can be tapped at the marked signal outputs A 1, A 2 ... A k, A k + 1 ..A K.
  • this analog signal processing in the analog signal processing unit 27 is variable from the outside with the aid of a parameter set.
  • This parameter set is stored for example in the parameter memory 26.
  • circuit component analog signal processing unit 27 will generally not be part of the sensor signal processing unit 25.
  • the exemplary implementation of such an analog signal processing unit 27 is intended to demonstrate that the present inventive concept is not limited solely to sensor systems with predominantly digital signal processing.
  • such an analog-processed signal is now supplied to an analog-to-digital converter 29, where it is generally supplied as an internal output signal to a digital signal processing unit 28.
  • the sensor signal is now processed in a manner known per se and then discharged on the output side directly as a parallel or serial signal, or possibly several parallel or serial signals are removed after different processing steps.
  • this digital signal processing in the digital signal processing unit 28 can be parameterized with the aid of a parameter set stored in the parameter memory 26.
  • EEPROM cells which are arranged on the same chip as the other components of the sensor unit 10 are preferably used as parameter memory 26.
  • a correction of the parameter set in the parameter memory 26 is possible in that the evaluation unit 40 during operation of the sensor unit 10 via one or more of the existing connection lines, which in the example with the reference numbers A 1 , A 2 ... A k , A k + 1 , ... A K , the value of the correction value ⁇ U transmits as a parameter.
  • FIG. 2 another sensor system 1 according to the invention, consisting of a sensor unit 10 and an evaluation unit 40 connected thereto via a connecting line A. Both components, the sensor unit 10 and the evaluation unit 40, are connected to the supply voltage U by an electrical power supply unit 50 via the supply line V. B supplied with electrical energy.
  • the sensor system 1, a physical or chemical quantity M can be fed, which in the sensor unit 10 is converted and processed in the manner described and can be transmitted as output signal Out via the connecting line A to the evaluation unit 40.
  • This signal processing in the sensor unit 10 is characterized in the example by the programmable parameters (c 1 , c 2 , c 3 , ... c m , c m + 1 , .. c M ). Further, by way of example, two control signal lines assigned to the evaluation unit 40 are shown, via which the control signals s i or s i + 1 can be fed to the evaluation unit 40.
  • FIG. 2 shows the interaction between analog measured variable M of the sensor unit 10 and the evaluation unit 40.
  • the indicated by the reference numerals 14 and 15 arrows indicate the information or data flow direction of the determination of a measuring effect during operation of the sensor system 1.
  • the arrow with the reference numeral "15" between the sensor unit 10 and the evaluation unit 40 indicates the data flow, as - in a programmed sensor unit 10 in the "Locked” state, data from the sensor unit (10) to the evaluation unit (40) are transmitted ,
  • the evaluation unit (40) analyzes the signal Out (and optionally further operating parameters of the sensor unit 10).
  • control signals s i or s i + 1 it is also possible to consult further, independent of the sensor unit, control signals s i or s i + 1 to this analysis.
  • the evaluation unit (40) now checks the validity of the parameter set c 1 , c 2 , c 3 ... c m ... c M with the aid of the data available to it.
  • a sensor system 1 will be considered in the following, in which the sensor unit (10), a system consisting of a permanent magnet and a toothed wheel, maps the rotation of the toothed wheel into a chronological pulse sequence by measuring its magnetic field.
  • the output signal Out conveyed to the evaluation unit (10) consists of a sequence of "0" and "1" which can be transmitted, for example, via an open-collector output.
  • the possibilities of intervention of the evaluation unit (40) in the sensor signal processing are limited to a single parameter, the correction value ⁇ U. If it is determined by the evaluation unit (40) that this parameter, the correction quantity .DELTA.U is to be changed, it is provided according to the invention that this change requirement of the sensor unit (10) is transmitted by the load between the sensor unit (10) and the evaluation unit (40) is changed. This load change is caused in the evaluation unit (40) and thus generated outside the sensor unit (10).
  • An example is the load, which results in a substantially constant voltage as a variable load current and is denoted by the reference symbol I load .
  • the sensor unit (10) by changing the output load with the load current I 1 , which is greater than the average load current I 0 in normal operation, be communicated, the correction quantity .DELTA.U should be increased.
  • the load current for example, to a value I 2 > I 1 > I 0 , a reduction in the correction quantity ⁇ U can also be transmitted.
  • the change of the load current from I 0 to I 1 or I 2 can be continuous or at a certain frequency.
  • the sensor unit has a circuit arrangement which can detect the change in the load current I load from I 0 to I 1 or I 2 and then varies the parameter corresponding to the correction quantity ⁇ U.
  • the time required for the sensor unit 10 to reliably recognize the change request of the evaluation unit 40 is known, so that the changed load I load is maintained for a sufficiently long time.
  • the signal processing unit or the sensor unit 10 then changes the value of the correction variable ⁇ U in a corresponding manner.
  • a feedback to the evaluation unit 40 is not required.
  • the evaluation unit 40 initially continues to work with the changed load current I 2 or I 1 or, which is usually more useful, with the lowest load current I 0 .
  • the evaluation unit 40 will now further analyze whether the change was sufficient. If a further change is required, the evaluation unit 40 again requests this change. Preferably, a change is made with the smallest possible incremental.
  • this supply voltage U B of the sensor unit 10 and / or the sensor signal processing unit (25) can be modulated.
  • the sensor unit (10) recognizes on the basis of the modulation, which parameter c i must be on the way in which and the amount by which modified. In the simplest case, it is always the same parameter, which is preferably increased or decreased in the smallest possible steps.
  • programmable systems are suitable for this, in which an evaluation unit 40 evaluates a sensor signal and any further signals present.
  • the sensor unit 10 must be freely programmable in one or more parameters c i .
  • An example of such systems is the sensing of magnetic field signals, for example for detecting and regulating the angular position of the crankshaft, the camshaft or the antilock brake system in a motor vehicle.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem mit veränderbarer Sensorsignalverarbeitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Änderung der Signalverarbeitung in einem Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a sensor system with variable sensor signal processing according to the preamble of claim 1, and to a method for changing the signal processing in a sensor system according to the preamble of claim 10.

Die bekannten Systeme bzw. Verfahren, von denen die Erfindung ausgeht, sind aus dem Stand der Technik in einer Vielzahl von Abwandlungen bekannt. Typische Sensorsysteme sind beispielsweise in " Hütte - die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften, Herausgeber: Akademischer Verein Hütte e.v., Berlin, herausgegeben von Horst Czichos, 30. neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Berlin: Springer Verlag 1996, Seite H 18 ff " beschrieben. Demzufolge umfasst ein Sensorsystem gemäß dem Stand der Technik eine Sensoreinheit und eine Auswertungseinheit. Die Sensoreinheit basiert im wesentlichen auf wenigstens einem Sensorelement zum Erfassen einer Meßgröße und zum Erzeugen eines die Meßgröße repräsentierenden Sensorsignals, sowie einer Sensorsignalverarbeitungseinheit zu einer Verarbeitung eines die Meßgröße repräsentierenden Sensorsignals gemäß vorgegebenen Parametern.The known systems and methods, from which the invention proceeds, are known from the prior art in a variety of modifications. Typical sensor systems are for example in " Hütte - The Foundations of Engineering, Publisher: Akademischer Verein Hütte ev, Berlin, edited by Horst Czichos, 30th revised and expanded edition, Berlin: Springer Verlag 1996, page H 18 ff The sensor unit is based essentially on at least one sensor element for detecting a measured variable and for generating a sensor signal representing the measured variable, and a sensor signal processing unit for processing a measured variable representing the process variable Sensor signal according to predetermined parameters.

Die Auswertungseinheit ist zu einer Auswertung von von der Sensorsignalverarbeitungseinheit verarbeiteten Sensorsignalen vorgesehen.The evaluation unit is provided for an evaluation of sensor signals processed by the sensor signal processing unit.

Gemäß dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Sensortypen unterscheidbar. Beispielhaft werden im folgenden vier Haupttypen vorgestellt. Im einzelnen sind dies:

  • Sensoren, bei denen die Sensorsignalverarbeitung in der Sensorsignalverarbeitungseinheit nach festen Algorithmen erfolgt (Typ 1),
  • Sensoren, bei denen die Sensorsignalverarbeitung in der Sensorsignalverarbeitungseinheit frei programmierbar ist (Typ P),
  • Sensoren, bei der die Sensorsignalverarbeitung geregelt erfolgt (Typ R) und
  • Sensoren bei denen die Sensorsignalverarbeitung in der Sensorsignalverarbeitungseinheit sowohl programmierbar als auch regelbar ist.
In the prior art, a variety of sensor types are distinguishable. By way of example, four main types are presented below. In detail these are:
  • Sensors in which the sensor signal processing in the sensor signal processing unit takes place according to fixed algorithms (type 1),
  • Sensors in which the sensor signal processing in the sensor signal processing unit is freely programmable (type P),
  • Sensors in which the sensor signal processing is controlled (type R) and
  • Sensors in which the sensor signal processing in the sensor signal processing unit is both programmable and controllable.

1.) Sensoren vom Typ 1:1.) Type 1 sensors:

Sensorsysteme mit festen SignalverarbeitungsalgorithmenSensor systems with fixed signal processing algorithms

Am weitesten verbreitet sind Sensorsysteme, die nach fest vorgegebenen Algorithmen eine in der Regel analoge physikalische oder chemische Meßgröße (M) in ein Ausgangssignal wandeln. Als physikalische Meßgröße seien beispielhaft Druck, Temperatur und Magnetfeld genannt. Als chemische Meßgröße kommen beispielsweise die Reaktionsgeschwindigkeit bei der chemischen Reaktion und die Reaktionsenthalpie o.ä. in Betracht.The most widespread are sensor systems which, according to fixed algorithms, convert a generally analogous physical or chemical measured variable (M) into an output signal. As a physical measured variable, pressure, temperature and magnetic field are examples. As a chemical parameter, for example, the reaction rate in the chemical reaction and the reaction enthalpy or the like. into consideration.

Das Sensorelement selbst wandelt dabei zunächst die physikalische (oder chemische) Meßgröße (M) in ein internes Spannungssignal U(M) um. Es ist jedoch auch möglich, daß ein von der Meßgröße M abhängiges Stromsignal oder ein von der Meßgröße M abhängiges optisches Signal erzeugt wird.The sensor element itself first converts the physical (or chemical) measured quantity (M) into an internal voltage signal U (M). However, it is also possible for a current signal dependent on the measured variable M or an optical signal dependent on the measured variable M to be generated.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf Sensorelemente, bei denen eine physikalische Meßgröße M in ein internes Spannungssignal U(M) gewandelt wird, wobei die Amplitude des internen Spannungssignals U(M) die physikalische Meßgröße M repräsentiert. Diese Annahme gilt jedoch ohne Beschränkung der Allgemeinheit.The following statements relate to sensor elements in which a physical measured variable M is converted into an internal voltage signal U (M), wherein the amplitude of the internal voltage signal U (M) represents the physical measured variable M. However, this assumption applies without restriction to the general public.

Das Ausgangssignal (Out) der meisten Sensoreinheiten ist der Meßgröße M proportional. Jedoch gibt es - insbesondere bei Magnetfeldsensoren - Typen, die eine analoge Meßgröße M in ein Ausgangssignal (Out) transformieren, das nur noch zwei Zustände hat. Man spricht hier in der Regel von Schaltsensoren.The output signal (Out) of most sensor units is the measured variable M proportional. However, there are types, in particular in the case of magnetic field sensors, which transform an analog measured variable M into an output signal (Out) which has only two states. As a rule, one speaks of switching sensors.

Derartige Sensoreinheiten (Schaltsensoren) haben zwei fest vorgegebene Schwellenwerte G1 und G2. Im folgenden sei a.b.d. G1 > G2. Diese erzeugen ausgangsseitig ein Signal Out= "1" wenn das interne Spannungssignal U(M) > G1 ist, und ein Ausgangssignal Out= "0", wenn U(M) < G2 ist: Out neu = { 1 , wenn U M > G 1 Λ Out alt = 0 0 , wenn U M < G 2 Λ Out alt = 1

Figure imgb0001
Such sensor units (switching sensors) have two predefined threshold values G 1 and G 2 . In the following let abd G 1 > G 2 . These produce on the output side a signal Out = "1" if the internal voltage signal U (M)> G 1 , and an output signal Out = "0", if U (M) <G 2 : Out New = { 1 . if U M > G 1 Λ Out old = 0 0 . if U M < G 2 Λ Out old = 1
Figure imgb0001

2.) Sensoren vom Typ P: Sensorsysteme mit frei programmierbaren Algorithmen2.) Type P sensors: sensor systems with freely programmable algorithms

Neben Sensoreinheiten, bei denen die Sensorsignalverarbeittung nach festen Algorithmen abläuft gibt es Typen, bei denen dieser Algorithmus, nach dem die Meßgröße M in ein Ausgangssignal Out gewandelt wird, mit Hilfe fest vorgegebener Parameter frei programmiert werden kann. Diese fest vorgegebenen Parameter werden beispielsweise in EEPROM-Zellen gespeichert, welche sich auf demselben Chip befinden, wie die übrigen Komponenten - das Sensorelement und die Sensorsignalverarbeitungseinheit - der Sensoreinheit. Ein Beispiel dafür ist der analoge Sensor der Baureihe HAL800 des Herstellers MICRONAS. Sein analoges Ausgangssignal kann als Out = c 1 * U M + c 2

Figure imgb0002

in den Parametern c1 und c2 programmiert werden. Der Vorteil gegenüber den Sensoren vom Typ 1 besteht darin, daß durch die Programmierung fertigungsbedingte Streuungen und Einflußeffekte durch Wechselwirkungen des Sensorsystems mit seiner Wirkung reduziert werden können.In addition to sensor units, where the Sensorignalverarbeittung run according to fixed algorithms, there are types in which This algorithm, according to which the measured variable M is converted into an output signal Out, can be freely programmed with the aid of predefined parameters. These fixed parameters are stored for example in EEPROM cells which are located on the same chip as the other components - the sensor element and the sensor signal processing unit - the sensor unit. An example of this is the analog sensor of the HAL800 series from the manufacturer MICRONAS. Its analog output signal can be used as Out = c 1 * U M + c 2
Figure imgb0002

programmed in the parameters c 1 and c 2 . The advantage over the sensors of type 1 is that through the programming production-related scattering and influence effects can be reduced by interactions of the sensor system with its effect.

Ist der Programmiervorgang abgeschlossen, so verhält sich die Sensoreinheit wie eine Sensoreinheit vom Typ 1. Die Sensoreinheit besitzt demzufolge feste Einstellungen, mit denen die Meßgröße M in ein Ausgangssignal Out gewandelt wird. Die Programmiereinstellungen sind nicht mehr veränderbar. In der Fachsprache wird dieser Zustand als "Locked" bezeichnet.If the programming operation is completed, the sensor unit behaves like a type 1 sensor unit. The sensor unit therefore has fixed settings with which the measured variable M is converted into an output signal Out. The programming settings are no longer changeable. In technical terms, this condition is referred to as "locked".

3.) Sensoren vom Typ R: Sensoreinheiten mit Regelungs-Algorithmen3.) Type R sensors: sensor units with control algorithms

Bei einer dritten Klasse von Sensoreinheiten arbeitet die Sensorsignalverarbeitungseinheit mit internen Regelungs-algorithmen. Derartige Regelungsalgorithmen wandeln ein zeitlich veränderliches analoges internes Spannungssignal U(M,t) in ein Ausgangssignal Out. ( Die zeitliche Abhängigkeit des internen Spannungssignal U(M) ist durch das Bezugszeichen t gekennzeichnet.)In a third class of sensor units, the sensor signal processing unit operates with internal control algorithms. Such control algorithms convert a time-varying analog internal voltage signal U (M, t) into an output signal Out. (The time dependence of the internal voltage signal U (M) is indicated by the reference symbol t.)

So existieren beispielsweise adaptive Magnetfeldsensoren, bei denen eine Hochpaßfilterung des internen Spannungssignals U(M) vorgenommen wird. Dies bedeutet konkret, daß ein Gleichanteil des internen Spannungssignals U(M) subtrahiert wird und im Idealfall nur ein sinusförmiges Wechselsignal U(MAC) verbleibt. Übersteigt dieses verbleibende sinusförmige Wechselsignal einen vorgegebenen Schwellenwert G1 so wird - wie im oben beschriebenen Beispiel - ein Ausgangszustand Out="1" erzeugt, ist der Wechselanteil geringer als ein zweiter Schwellenwert G2, so wird das Ausgangssignal Out="0". Die mathematische Darstellung einer derartigen Ausgangssignalbildung ist der Gleichung (3) zu entnehmen: U M AC U M - t 1 t 2 U M dt

Figure imgb0003
Out neu = { 1 , wenn U M AC > G 1 Λ Out alt = 0 0 , wenn U M AC < G 2 Λ Out alt = 1
Figure imgb0004
For example, there are adaptive magnetic field sensors in which a high-pass filtering of the internal voltage signal U (M) is performed. In concrete terms, this means that a DC component of the internal voltage signal U (M) is subtracted and, ideally, only a sinusoidal alternating signal U (M AC ) remains. If this remaining sinusoidal alternating signal exceeds a predetermined threshold value G 1 , as in the example described above, an output state Out = "1" is generated, if the alternating component is less than a second threshold value G 2 , the output signal Out = "0". The mathematical representation of such an output signal formation is shown in equation (3): U M AC U M - t 1 t 2 U M dt
Figure imgb0003
Out New = { 1 . if U M AC > G 1 Λ Out old = 0 0 . if U M AC < G 2 Λ Out old = 1
Figure imgb0004

Typ R - Sensoren berücksichtigen also im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Typen auch den zeitlichen Verlauf der Meßgröße M.Type R - sensors thus take into account, in contrast to the previously described types and the time course of the measured variable M.

4.) Sensoren vom Typ RP: Sensoren mit programmierbaren Regelungs-Algorithmen4.) RP type sensors: programmable sensors Control algorithms

Diese vierte Klasse von Sensoreinheiten stellt eine Kombination der unter 2.) und 3.) beschriebenen Typen dar. Sensoren vom Typ RP vereinigen folglich die Vorteile einer Sensoreinheit vom Typ P und einer Sensoreinheit vom Typ R. Die freie Programmierbarkeit der Signalverarbeitung gewährleistet zum einen einen Abgleich der Toleranzen eines Gesamtsystems bestehend aus mechanischen Komponenten und dem eigentlichen Sensorsystem, zum anderen wird sichergestellt, daß eine Reaktion des Ausgangssignals Out in Folge einer Regelung auf den momentanen zeitlichen Verlauf der Meßgröße M(t) erfolgt.This fourth class of sensor units represents a combination of the types described under 2.) and 3.). Sensors of type RP thus combine the advantages of a sensor unit of type P and a sensor unit of type R. The free programmability of the signal processing guarantees on the one hand Adjustment of the tolerances of an overall system consisting of mechanical components and the actual sensor system, on the other hand it is ensured that a reaction of the output signal Out as a result of a control to the current time course of the measured variable M (t).

Ein wesentliches Problem konventioneller Sensorsysteme, welche vorzugsweise nach dem letztgenannten Verfahren arbeiten, liegt darin, daß Veränderungen des Sensorsystems insbesondere des Sensorelementes, innerhalb der Lebensdauer der Sensoreinheit nicht mehr ausgeglichen werden.An essential problem of conventional sensor systems, which preferably operate according to the last-mentioned method, is that changes in the sensor system, in particular of the sensor element, can no longer be compensated within the life of the sensor unit.

Aus der DE 36 36.111 A1 ist ein fernkälibtierendes Instrumentensystem bekannt, bei dem ein Transmitter, ein Empfänger und eine Kalibriervorrichtung durch eine Zweidräht-Übertragungsleitung verbunden sind. In der Kalibrier-Betriebart übermittelt die Kalibriervorrichtung Kalibrationsfreigabesignale, die den Transmitter veranlassen, eine Referenzadmittanz zum Vergleich mit einer erfassten Admittanz, die einem bekannten physischen Zustand entspricht, anzuheben und überwacht die bistabilen Ausgangssignale, die vom Transmitter übermittelt werden und die ihren Status ändern, wenn die angehobene Referenzadmittanz eine bestimmte Relation zu der erfassten Admittanz zeigt.From the DE 36 36,111 A1 For example, a remote calendering instrument system is known in which a transmitter, a receiver and a calibration device are connected by a two-wire transmission line. In the calibration mode of operation, the calibration device transmits calibration enable signals that cause the transmitter to raise a reference admittance for comparison with a detected admittance corresponding to a known physical state and monitor the bistable output signals transmitted by the transmitter that change state when the raised reference admittance shows a certain relation to the detected admittance.

Aus der DE 197 19 633 A1 ist ein Messwertaufbereitungssystem zur Aufbereitung des Messsignals wenigstens eines Sensors bekannt, das eine interne Schnittstelle und eine konsequente Aufteilung der Funktionalität in ein rein sensorbezogenes Sensoranpassmodul ein rein bedingungsbezogenes Abgleichmodul aufweist. Das Abgleichmodul umfasst zumindest einen von einem Bediener einstellbaren Spannungsteiler zur Einstellung eines kontinuierlich oder diskret veränderbaren Parameters, welcher ausgangsseitig eine Abgleichspannung U_OUT über die Schnittstelle an das Sensoranpassmodul gibt, welches dort zu Zwecken des Nullabgleichs oder der Einstellung des Triggerpegels etc. verwendbar ist. Dabei wird die am Spannungsteiler eingangsseitig anliegende Referenz-Abgleichspannung über die Schnittstelle von dem Sensoranpassmodul vorgegeben. Der Wertebereicht für die vom Bediener einstellbare Abgleichspannung durch das Sensoranpassmodul ist so vorgebbar, dass der gesamte Einstellbereich des von dem Bediener einstellbaren Spannungsteilers für einen sensorspezifischen Wertebereich nutzbar ist, unabhängig von der absoluten Höhe der Abgleichspannung, was eine durchgängig für alle Sensortypen gleichermaßen gute Genauigkeit der Einstellbarkeit ermöglicht.From the DE 197 19 633 A1 is a measurement processing system for conditioning the measurement signal of at least one sensor, which has an internal interface and a consistent division of the functionality into a purely sensor-related sensor adaptation module a purely conditional matching module. The adjustment module comprises at least one operator adjustable voltage divider for setting a continuously or discretely variable parameter, which outputs a tuning voltage U_OUT via the interface to the sensor adapter module, which can be used there for purposes of zeroing or adjusting the trigger level, etc. In this case, the reference voltage on the input side of the reference divider voltage is set via the interface of the sensor adapter module. The range of values for the adjustment voltage adjustable by the operator by the sensor adjustment module can be specified such that the entire adjustment range of the operator-settable voltage divider can be used for a sensor-specific value range, regardless of the absolute level of the adjustment voltage, which results in a consistently high accuracy of the same for all sensor types Adjustability allows.

Aus der EP 0 048 851 ist ein Korrekturverfahren bei digitalen elektrischen Längen- oder Winkelmesseinrichtungen bekannt, bei dem aus unveränderten, von der Messeinrichtung gelieferten periodischen Abtastsignalen in einem Interpolator Zwischenwerte gebildet werden. In einem Speicher sind Korrekturwerte abgespeichert, mit denen Interpolationswerte korrigiert werden können, in dem in einer Korrektureinrichtung, die einen Rechner enthält, die Korrekturwerte in der richtigen Reihenfolge in der jeweils richtigen Position den vorgenannten Interpolationswerten rechnerisch zugeordnet werden. Die so korrigierten Interpolationswerte werden als exakte Messwerte zur Anzeige gebracht.From the EP 0 048 851 a correction method in digital electrical length or angle measuring devices is known in which intermediate values are formed from unchanged, supplied by the measuring device periodic scanning signals in an interpolator. Correction values are stored in a memory with which interpolation values can be corrected by mathematically allocating the correction values in the correct order in the respectively correct position to the aforementioned interpolation values in a correction device which contains a computer. The thus corrected interpolation values are displayed as exact measured values.

Nachteilig bei diesen bekannten Sensorsystemen bzw. Verfahren zum Betrieb von Sensorsystemen ist, dass bei einer Aktualisierung des Sensorsystems nicht gleichzeitig gewährleistet ist, dass eine ständige Aktualisierung des Parametersatzes in der Auswerteeinheit stattfinden kann.A disadvantage of these known sensor systems or methods for operating sensor systems is that when updating the sensor system is not guaranteed at the same time that a constant update of the parameter set in the evaluation can take place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die geschilderte Problematik nicht mehr auftaucht. Insbesondere soll erreicht werden, dass stets eine optimale Signalverarbeitung erfolgt.The invention has for its object to design the known methods such and further, that the problems described no longer appears. In particular, it should be ensured that optimum signal processing always takes place.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.This object is achieved by a method having the features of the characterizing part of claim 1 according to the invention.

Vorteilhafte Ausführungen der Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the developments of the invention are specified in the subclaims.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass auf Grund der von der Sensorsignalverarbeitungseinheit gelieferten Ausgangssignale zumindest ein Parameter zur Signalverarbeitung neu ermittelbar ist. Ferner sieht die Erfindung vor, dass mindestens eine Anschlussleitung zwischen der Sensorsignalverarbeitungseinheit und der Auswerteeinheit eine Verbindung zu einer Übertragung von mindestens einem der neu ermittelten Parameter zur Sensorsignalverarbeitung an die Sensorsignalverarbeitungseinheit darstellt. Die Sensorsignalverarbeitungseinheit ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die neu übertragenenThe essential idea of the invention is that the evaluation unit is designed in such a way that at least one parameter for signal processing can be newly determined on the basis of the output signals supplied by the sensor signal processing unit. Furthermore, the invention provides that at least one connecting line between the sensor signal processing unit and the evaluation unit represents a connection to a transmission of at least one of the newly determined parameters for sensor signal processing to the sensor signal processing unit. The sensor signal processing unit according to the invention is designed such that the newly transmitted

Parameter zur Sensorsignalverarbeitung die ursprünglich vorgegebenen Parameter ersetzen.Sensor signal processing parameters replace the originally specified parameters.

Die Auswertungseinheit ermittelt also erfindungsgemäß zu- mindest einen der Parameter zur Signalverarbeitung neu und überträgt zumindest einen dieser neu ermittelten Parameter über eine vorhandene Anschlussleitung oder eine ggf. bereits bestehende wireless (nicht leitungsgebundene) Verbindungsstrecke zwischen der Sensoreinheit und der Auswerteeinheit zur Signalverarbeitungseinheit. Die Sensorsignalverarbeitungseinheit stellt nun den neu übertragenen Parameter anstelle des entsprechenden alten Parameters ein. Stellt nun die Auswertungseinheit durch Analyse der Sensordaten und eventuell vorhandener sonstiger Daten fest, daß die Sensoreinheit mit einem veränderten Parametersatz eine bessere Meßwerterfassung aufweisen würde, so stellt das erfindungsgemäße Verfahren sicher, daß die Sensorsignalverarbeitung fernerhin mit diesem neuen Parametersatz durchgeführt wird.Thus, according to the invention, the evaluation unit recalculates at least one of the parameters for signal processing and transmits at least one of these newly determined parameters via an existing connection line or a possibly already existing wireless (non-line-connected) connection path between the sensor unit and the evaluation unit to the signal processing unit. The sensor signal processing unit now sets the newly transmitted parameter instead of the corresponding old parameter. If the evaluation unit now determines by analysis of the sensor data and any other data that the sensor unit would have a better measured value acquisition with a changed parameter set, then the method according to the invention ensures that the sensor signal processing is carried out further with this new parameter set.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß eine notwendige Änderung eines Parameters zur Signalverarbeitung im laufenden (Sensor-) Betrieb ermittelbar ist. Dabei ist ferner vorgesehen, daß mindestens einer der neu ermittelten Parameter im laufenden Betrieb zur Signalverarbeitungseinheit übertragbar ist, so dass eine ständige Aktualisierung des Parametersatzes in der Sensorsignalverarbeitungseinheit gewährleistet wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere dann zwingend, wenn das Sensorsystem im Dauerbetrieb arbeitet bzw. arbeiten soll.Furthermore, the invention provides that a necessary change of a parameter for signal processing in the current (sensor) operation can be determined. It is further provided that at least one of the newly determined parameters during operation to the signal processing unit is transferable, so that a constant update of the parameter set is ensured in the sensor signal processing unit. This embodiment of the invention is particularly imperative when the sensor system is working or should work in continuous operation.

Bei einem derartigen Sensorsystem ist es erforderlich, daß der Übertragungsvorgang eines neuen Parametersatzes den laufenden Betrieb der Signalübertragung von der Sensoreinheit zur Auswertungseinheit nicht stört. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn eine exakte zeitliche Zuordnung erfolgen soll oder wenn Veränderungen oder Störungen sofort erkannt werden sollen. Aus diesem Grund sieht die Erfindung eine Filtereinrichtung vor, die eine Übermittlung von ermittelten Parametern nur dann zuläßt, wenn eine Signalübertragung von der Sensoreinheit dadurch nicht gestört ist.In such a sensor system, it is necessary that the transmission process of a new parameter set the ongoing operation of the signal transmission from the sensor unit to the evaluation unit does not bother. This is especially important if an exact time allocation is to take place or if changes or disturbances are to be recognized immediately. For this reason, the invention provides a filter device, which only allows a transmission of determined parameters, if a signal transmission from the sensor unit is not disturbed thereby.

Als erste Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Übertragung der neu ermittelten Parameter eine Anschlussleitung verwendet wird, welche ohnehin bereits zur Datenübermittlung von der Sensoreinheit zur Auswertungseinheit benötigt wird. Vorzugsweise wird dabei diejenige Anschlussleitung verwendet, welche mit dem zur Ausgabe des verarbeiteten Sensorsignals vorgesehenen Ausgang verbunden ist.As a first variant of the invention it is provided that a connection line is used for transmitting the newly determined parameters, which is already required for data transmission from the sensor unit to the evaluation unit anyway. In this case, the connection line which is connected to the output provided for outputting the processed sensor signal is preferably used.

Diese Variante hat den Vorteil, daß keine weitere Verbindungsleitung zwischen der in der Regel in integrierter Form auf einem Chip vorliegenden Sensoreinheit mit Sensorelement und Signalverarbeitungseinheit und der extern angeordneten Auswertungseinheit benötigt wird. Dadurch ist insbesondere gewährleistet, daß diese neuartige erfindungsgemäße Sensorsystemgeneration hinsichtlich seines mechanischen und geometrischen Aufbaus der alten Sensorsystemgeneration gleicht. Eine Anpassung ist daher nicht erforderlich.This variant has the advantage that no further connection line between the sensor unit, which is generally present in integrated form on a chip, with sensor element and signal processing unit and the externally arranged evaluation unit is required. This ensures in particular that this novel type of sensor system according to the invention is similar in terms of its mechanical and geometric structure to the old sensor system generation. An adaptation is therefore not required.

In einer zweiten Variante sieht die Erfindung vor, daß als Übertragungsleitung der ermittelten Parameter eine gemeinsame Energieversorgungsleitung der Sensoreinheit und der Auswerteinheit Verwendung findet. Auch in diesem Fall ist wie im vorangegangenen Beispiel gewährleistet, daß ein altes System problemlos durch ein erfindungsgemäßes Sensorsystem ersetzt werden kann. Insbesondere für den Einbau in ein Massenprodukt ist eine derartige Kompatibilität zwingende Voraussetzung.In a second variant, the invention provides that a common energy supply line of the sensor unit and the evaluation unit is used as a transmission line of the determined parameters. Also in this case, as in the previous example, it is ensured that an old system can be easily replaced by a sensor system according to the invention can be. In particular, for incorporation into a mass product, such compatibility is a mandatory requirement.

Eine dritte Variante der Erfindung sieht vor, daß mindestens ein Parameter durch eine Änderung einer Ausgangslast zwischen der Sensorsignalverarbeitungseinheit und der Auswertungseinheit übermittelbar ist. Eine derartige Laständerung kann in an sich bekannter Weise von der Auswertungseinheit hervorgerufen und somit außerhalb der Sensoreinheit generiert werden.A third variant of the invention provides that at least one parameter can be transmitted by a change in an output load between the sensor signal processing unit and the evaluation unit. Such a load change can be caused in a conventional manner by the evaluation unit and thus generated outside the sensor unit.

Eine vierte Variante der Erfindung sieht vor, daß diese Ausgangslast kontinuierlich veränderbar ist, oder daß die Ausgangslast stufenweise veränderbar ist.A fourth variant of the invention provides that this output load is continuously variable, or that the output load is gradually changed.

Alternativ oder zusätzlich sieht die Erfindung vor, daß mindestens ein Parameter durch eine Änderung einer Versorgungsspannung der Sensoreinheit übermittelbar ist. Eine derartige Modulation der Versorgungsspannung der Sensoreinheit setzt nicht zwingend voraus, daß Sensoreinheit und Auswertungseinheit von ein und derselben Spannungsquelle versorgt werden, sondern es ist auch möglich, daß mit Hilfe einer entsprechenden Steuerleitung die Spannungsversorgung der Sensoreinheit bzw. insbesondere der Sensorsignalverarbeitungseinheit moduliert wird.Alternatively or additionally, the invention provides that at least one parameter can be transmitted by changing a supply voltage of the sensor unit. Such a modulation of the supply voltage of the sensor unit does not necessarily require that the sensor unit and evaluation unit are supplied by one and the same voltage source, but it is also possible that with the aid of a corresponding control line, the power supply of the sensor unit or in particular the sensor signal processing unit is modulated.

Anwendung findet ein derartiges Sensorsystem bzw. ein derartiges Verfahren allgemein bei programmierbaren Sensorsystemen, bei denen eine Auswertungseinheit (Auswertungselektronik) ein Sensorsignal und eventuell vorhandene weitere Signale auswertet. Der Sensor ist dazu in einem oder mehreren Parametern programmierbar. Während des Betriebes stellt die Auswertungselektronik fest, daß ein Parameter geändert werden muss. Auf einem Kanal, der die Übertragung der eigentlichen Sensorsignale zur Auswertung zur Elektronik nicht stört, wird dem Sensor dieser Änderungswunsch mitgeteilt. Beispielhaft sei eine Erfassung von Magnetfeldänderungen genannt, eine Methode, die insbesondere zur Messung der Winkelstellung der Kurbelwelle, Nockenwelle und ABS im Kraftfahrzeug angewandt wird.Such a sensor system or such a method is generally used in programmable sensor systems in which an evaluation unit (evaluation electronics) evaluates a sensor signal and any further signals present. The sensor is programmable in one or more parameters. During operation, the evaluation electronics determine that a parameter needs to be changed. On a channel that does not interfere with the transmission of the actual sensor signals for evaluation to the electronics, the sensor is informed of this change request. An example is a detection of magnetic field changes called a method that is used in particular for measuring the angular position of the crankshaft, camshaft and ABS in the motor vehicle.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
eine Struktur einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorsystems
Figur 2
eine Struktur einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorsystems.
Two embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it:
FIG. 1
a structure of a first embodiment of a sensor system according to the invention
FIG. 2
a structure of a second embodiment of a sensor system according to the invention.

Die Figur 1 zeigt in Blockdarstellung ein erfindungsgemäßes Sensorsystem, dessen Grundkomponenten grundsätzlich auch Bestandteil eines herkömmlichen Sensorsystems sein können. Erfindungsgemäß erhalten jedoch einzelne Komponenten des Sensorsystems Zusatzfunktionen, welche im folgenden beschrieben werden. Auf separate Blocksymbole betreffend diese Zusatzfunktionen der Schaltungskomponenten wird der Übersichtlichkeit halber im folgenden verzichtet.The FIG. 1 shows a block diagram of a sensor system according to the invention, whose basic components can in principle also be part of a conventional sensor system. According to the invention, however, individual components of the sensor system receive additional functions, which are described below to be discribed. For the sake of clarity, separate block symbols relating to these additional functions of the circuit components are omitted below.

Aus der Figur 1 sind die Grundkomponenten eines Sensorsystems 1 zu entnehmen, deren Standardfunktionen beispielsweise aus der zitierten Literaturstelle "Hütte" entnehmbar sind. Im Beispiel basiert das Sensorsystem 1 auf einer Sensoreinheit 10 und einer Auswertungseinheit 40, welche im Beispiel mit Hilfe der Energieversorgungseinheit 50 mit elektrischer Energie versorgt werden.From the FIG. 1 are the basic components of a sensor system 1 refer to their standard functions, for example, from the cited reference "hut" can be removed. In the example, the sensor system 1 is based on a sensor unit 10 and an evaluation unit 40, which are supplied in the example with the aid of the power supply unit 50 with electrical energy.

Die Sensoreinheit 10 ist überlicherweise auf einem Siliciumchip untergebracht. Die Auswertungseinheit 40 ist über eine größere Anzahl von Verbindungsleitungen mit der Sensoreinheit 10 verbunden. Diese befindet sich in der Regel räumlich getrennt von der Sensoreinheit 10. Die Auswertungseinheit 40 kann möglicherweise ein kleiner Mikrorechner sein oder auch Bestandteil eines größeren Automatisierungssystems. Je nach Anwendungsfall erfolgt die Verbindung zwischen der Sensoreinheit 10 und der Auswertungseinheit 40 über eine einzige Leitung, über mehrere Leitungen oder gar ein Datenbus. Im Beispiel besteht die Sensoreinheit 10 aus einem Sensorelement 12 und einer an das Sensorelement 12 anschließenden Ausgangssignalerzeugungseinheit 20. Die Ausgangssignalerzeugungseinheit 20 besteht im Beispiel aus einer Meßgrößenaufbereitungseinheit 22, einer daran anschließenden Verstärkereinheit 24 und der eigentlichen Sensorsignalverarbeitungseinheit 25.The sensor unit 10 is usually accommodated on a silicon chip. The evaluation unit 40 is connected to the sensor unit 10 via a larger number of connecting lines. This is usually spatially separated from the sensor unit 10. The evaluation unit 40 may possibly be a small microcomputer or part of a larger automation system. Depending on the application, the connection between the sensor unit 10 and the evaluation unit 40 via a single line, via multiple lines or even a data bus. In the example, the sensor unit 10 consists of a sensor element 12 and an output signal generating unit 20 adjoining the sensor element 12. The output signal generating unit 20 consists in the example of a measured quantity processing unit 22, an adjoining amplifier unit 24 and the actual sensor signal processing unit 25.

Die im Beispiel eingezeichneten Schaltungsblöcke Meßgrößenaufbereitungseinheit 22 und Verstärkereinheit 24 sind optionale Einheiten, d. h. diese Schaltungselemente müssen nicht zwangsweise Bestandteil der Sensoreinheit 10 sein. Im Beispiel sind diese lediglich zu diesem Zweck angeführt, um aufzuzeigen, daß die Ausgangssignalerzeugungseinheit 20 Schaltungselemente aufweist, deren Funktionsweise von außen nicht veränderbar ist und Schaltungselemente - im Beispiel die Sensorverarbeitungseinheit 25 -, bei denen die Funktionen mit äußeren Mitteln verändert werden können.The circuit blocks Meßgrößenaufbereitungseinheit 22 and amplifier unit 24 shown in the example are optional units, ie these circuit elements need not necessarily be part of the sensor unit 10. in the For example, these are given only for this purpose to show that the output signal generating unit 20 has circuit elements whose operation is not changeable from the outside and circuit elements - in the example the sensor processing unit 25 - in which the functions can be changed by external means.

Die Sensorsignalverarbeitungseinheit 25 besteht aus einer Analogsignalverarbeitungseinheit 27, einem daran anschließenden Analog/Digital - Umsetzer und einer an diesen anschließenden Digitalsignalverarbeitungseinheit 28. Die Analogsignalverarbeitungseinheit 27 und die Digitalsignalverarbeitungseinheit 28 sind im Beispiel mit einem Parameterspeicher 26 verbunden.The sensor signal processing unit 25 consists of an analog signal processing unit 27, an adjoining analog / digital converter and a digital signal processing unit 28 adjoining thereto. The analog signal processing unit 27 and the digital signal processing unit 28 are connected to a parameter memory 26 in the example.

Die Analogsignalverarbeitungseinheit 27 ist im Beispiel mit einer größeren Anzahl an Signalausgängen A1, A2 ... Ak, Ak+1...AK mit der Auswertungseinheit 40 verbunden. In analoger Weise bestehen eine größere Anzahl von Signalausgängen D1,D2...Dn, Dn+1...DN der Digitalverarbeitungseinheit 28, welche mit der Auswertungseinheit 40 verbunden sind. Fernerhin weist die Auswertungseinheit 40 eine größere Anzahl von Steuersignaleingängen S1...Si,Si+1,...SI auf.The analog signal processing unit 27 is connected in the example with a larger number of signal outputs A 1 , A 2 ... A k , A k + 1 ... A K to the evaluation unit 40. In an analogous manner, there are a larger number of signal outputs D 1 , D 2 ... D n , D n + 1 ... D N of the digital processing unit 28, which are connected to the evaluation unit 40. Furthermore, the evaluation unit 40 has a larger number of control signal inputs S 1 ... S i , S i + 1 , ... S I.

Die Funktionsweise eines derartigen Sensorsystems 1 ergibt sich wie folgt:

  • Dem Eingang E1 des Sensorelementes 12 wird eine chemische oder physikalische Meßgröße M zugeführt. Das Sensorelement 12 wandelt diese physikalische oder chemische Meßgröße M vorzugsweise in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird in der Regel ein von der Meßgröße M abhängiges Spannungs- oder Stromsignal sein, dessen Amplitude sich mit der Meßgröße M ändert. Dieses elektrische Signal liegt nun ausgangsseitig am Ausgang E2 des Sensorelementes 12 an. Der Ausgang E2 des Sensorelementes 12 bildet gleichzeitig den Eingang einer Meßgrößenaufbereitungseinheit 22. Diese Meßgrößenaufbereitungseinheit 22 kann beispielsweise ein Stromspannungswandler sein. Es ist jedoch auch denkbar, daß dieser die vorzugsweise elektrische Eingangsgröße in ein optisches Signal wandelt. Im Beispiel ist angenommen, daß ein internes Spannungssignal U(M) erzeugt wird, dessen Amplitude im wesentlichen proportional zur Messgröße M ist.
The operation of such a sensor system 1 is as follows:
  • The input E 1 of the sensor element 12 is a chemical or physical measured variable M is supplied. The sensor element 12 preferably converts this physical or chemical measured variable M into an electrical signal. The electrical signal will usually be dependent on the measured variable M voltage or current signal whose amplitude coincides with the measured variable M changes. This electrical signal now lies on the output side at the output E 2 of the sensor element 12. The output E 2 of the sensor element 12 simultaneously forms the input of a Meßgrößenaufbereitungseinheit 22. This Meßgrößenaufbereitungseinheit 22 may be, for example, a current-voltage converter. However, it is also conceivable that this converts the preferably electrical input into an optical signal. In the example, it is assumed that an internal voltage signal U (M) is generated whose amplitude is substantially proportional to the measured variable M.

Häufig ist es erforderlich, daß dieses interne Spannungssignal U(M) zunächst in einer Verstärkereinheit 24 verstärkt wird, um Störeinflüsse zu eliminieren und um eine ordnungsgemäße Signalverarbeitung zu gewährleisten. Ein derartig aufbereitetes internes Spannungssignal U(M) steht nun am Ausgang der Verstärkereinheit 24 zur Sensorsignalverarbeitung bereit. Der Ausgang der Verstärkereinheit 24 bildet gleichzeitig den Eingang E3 der Sensorsignalverarbeitungseinheit 25.Often it is necessary that this internal voltage signal U (M) is first amplified in an amplifier unit 24 in order to eliminate interference and to ensure proper signal processing. Such a processed internal voltage signal U (M) is now available at the output of the amplifier unit 24 for sensor signal processing. The output of the amplifier unit 24 simultaneously forms the input E 3 of the sensor signal processing unit 25.

In der Sensorsignalverarbeitungseinheit 25 wird dieses interne Spannungssignal U(M) in seiner als Analogsignal vorliegenden Form mit Hilfe der Analogsignalverarbeitungseinheit 27 verarbeitet. Beispielsweise können in der Analogsignalverarbeitungseinheit 27 Intergrationen oder Differentiationen durchgeführt werden. Im Beispiel ist angedeutet, daß jeder einzelne Verarbeitungsschritt möglicherweise direkt ein Ausgangssignal erzeugt, welches an den eingezeichneten Signalausgängen A1,A2...Ak,Ak+1..AK abgegriffen werden kann.In the sensor signal processing unit 25, this internal voltage signal U (M) is processed in its form in the form of an analog signal with the aid of the analog signal processing unit 27. For example, 27 integrations or differentiations can be performed in the analog signal processing unit. In the example it is indicated that each individual processing step may directly generate an output signal which can be tapped at the marked signal outputs A 1, A 2 ... A k, A k + 1 ..A K.

Im Beispiel ist diese Analogsignalverarbeitung in der Analogsignalverarbeitungseinheit 27 von außen mit Hilfe eines Parametersatzes veränderbar. Dieser Parametersatz ist beispielsweise im Parameterspeicher 26 abgelegt.In the example, this analog signal processing in the analog signal processing unit 27 is variable from the outside with the aid of a parameter set. This parameter set is stored for example in the parameter memory 26.

Sensorsysteme neuer Generationen verzichten in der Regel auf eine aufwendige Analogsignalverarbeitung. Daher wird die Schaltungskomponente Analogsignalverarbeitungseinheit 27 in der Regel nicht Bestandteil der Sensorsignalverarbeitungseinheit 25 sein. Die beispielhafte Implementierung einer derartigen Analogsignalverarbeitungseinheit 27 soll jedoch demonstrieren, daß der vorliegende Erfindungsgedanke nicht allein auf Sensorsysteme mit überwiegend digitaler Signalverarbeitung beschränkt ist.New generation sensor systems generally do without costly analog signal processing. Therefore, the circuit component analog signal processing unit 27 will generally not be part of the sensor signal processing unit 25. However, the exemplary implementation of such an analog signal processing unit 27 is intended to demonstrate that the present inventive concept is not limited solely to sensor systems with predominantly digital signal processing.

Ein derartig analog verarbeitetes Signal wird im Beispiel nun einem Analog/Digital - Umsetzer 29 zugeführt, wo es in der Regel als internes Ausgangssignal einer Digitalsignalverarbeitungseinheit 28 zugeführt wird. In dieser Digitalsignalverarbeitungseinheit 28 wird das Sensorsignal nun in an sich bekannter Weise verarbeitet und dann ausgangsseitig unmittelbar als paralleles oder serielles Signal abgeführt oder es werden gegebenenfalls nach unterschiedlichen Verarbeitungsschritten mehrere parallele oder serielle Signale abgeführt. Eine derartige Schnittstelle ist im Beispiel mit Hilfe der Signalausgänge D1,D2..Dn...Dn+1,...DN gekennzeichnet.In the example, such an analog-processed signal is now supplied to an analog-to-digital converter 29, where it is generally supplied as an internal output signal to a digital signal processing unit 28. In this digital signal processing unit 28, the sensor signal is now processed in a manner known per se and then discharged on the output side directly as a parallel or serial signal, or possibly several parallel or serial signals are removed after different processing steps. Such an interface in the example with the aid of the signal outputs D 1, D 2 ... D n ..D n + 1, ... D N labeled.

Gemäß dem Stand der Technik ist diese Digitalsignalverarbeitung in der Digitalsignalverarbeitungseinheit 28 mit Hilfe eines in dem Parameterspeicher 26 abgelegten Parametersatzes parametrierbar. Als Parameterspeicher 26 werden gemäß dem Stand der Technik vorzugsweise EEPROM-Zellen verwendet, welche auf dem gleichen Chip angeordnet sind, wie die übrigen Komponenten der Sensoreinheit 10.According to the prior art, this digital signal processing in the digital signal processing unit 28 can be parameterized with the aid of a parameter set stored in the parameter memory 26. According to the prior art, EEPROM cells which are arranged on the same chip as the other components of the sensor unit 10 are preferably used as parameter memory 26.

In Anlehnung an die Beschreibung der Funktionsweise eines Sensorsystems vom Typ R soll im Beispiel die Funktionsweise eines Sensorsystems 1 gemäß der Erfindung erläutert werden:

  • Unter der Annahme, daß die Analysemöglichkeiten der von der Sensoreinheit, insbesondere der Sensorsignalverarbeitungseinheit 25, gelieferten Sensordaten (wie die Signalausgänge D1,D2,...Dn,Dn+1..DN;A1,A2..Ak..Ak+1, ...Ak) und eventuell vorhandener sonstiger Daten (gegebenenfalls übermittelt über die Steuersignalleitungen S1...Si,Si+1...SI) in der Auswertungseinheit 40 dazu führen, daß es günstig wäre, einen Parameter innerhalb der Sensoreinheit 10 (Parameterspeicher 26) zu ändern, ergibt sich folgender Datenverkehr:
  • Beispielsweise könnte die Auswertungseinheit 40 berechnen, daß die Subtraktion des Wechselanteiles U(MAC) im laufenden Betrieb noch einmal um einen Korrekturwert U korrigiert werden muss, um eine bessere Performance des Gesamtsystems zu erreichen. Die Berechnung der Korrekturgröße U erfolgt also außerhalb der Sensoreinheit 10 in der Auswertungseinheit 40. Die Korrekturgröße Δ U wird nun beispielsweise in der Digitalsignalverarbeitungseinheit 28, d. h. innerhalb der Sensoreinheit 10, eingestellt, so dass folgende Signalverarbeitung durchgeführt werden kann: U M AC U M - t 2 t 1 U M dt + ΔU
    Figure imgb0005
    Out neu = { 1 , wenn U M AC > G 1 Λ Out alt = 0 0 , wenn U M AC < G 2 Λ Out alt = 1
    Figure imgb0006
    U(MAC) stellt wiederum den Wechselanteil des internen Spannungssignals U(M) und Δ U die oben erwähnte Korrekturgröße dar. Das neue Ausgangssignal Outneu unter scheidet sich wie im voran beschriebenen Beispiel vom ursprünglichen alten Ausgangssignal Outalt, wenn der Wechselanteil U(MAC), - welcher durch die Korrekturgröße Δ U eine Veränderung erfahren hat -, nun auf Grund dieser Änderung entsprechenden Schwellenwert G1 über bzw. den Schwellenwert G2 unterschritten hat.
Based on the description of how a Sensor system of type R should be explained in the example, the operation of a sensor system 1 according to the invention:
  • Assuming that the analysis capabilities of the sensor data supplied by the sensor unit, in particular the sensor signal processing unit 25 (such as the signal outputs D 1 , D 2 , ... D n , D n + 1 .. D N ; A 1 , A 2 . .A k ..A k + 1 , ... A k ) and possibly existing other data (possibly transmitted via the control signal lines S 1 ... S i , S i + 1 ... S I ) in the evaluation unit 40 thereto lead that it would be convenient to change a parameter within the sensor unit 10 (parameter memory 26), the following data traffic results:
  • For example, the evaluation unit 40 could calculate that the subtraction of the alternating component U (M AC ) during operation has to be corrected once again by a correction value U in order to achieve a better performance of the overall system. The correction quantity U is therefore calculated outside the sensor unit 10 in the evaluation unit 40. The correction quantity ΔU is now set, for example, in the digital signal processing unit 28, ie within the sensor unit 10, so that the following signal processing can be carried out: U M AC U M - t 2 t 1 U M dt + .DELTA.U
    Figure imgb0005
    Out New = { 1 . if U M AC > G 1 Λ Out old = 0 0 . if U M AC < G 2 Λ Out old = 1
    Figure imgb0006
    U (M AC ) again sets the alternating component of the internal voltage signal U (M) and Δ U the above-mentioned correction quantity The new output signal Out new differs, as in the example described above, from the original old output signal Out alt when the alternating component U (M AC ), which has undergone a change by the correction variable ΔU, now corresponding to this change Threshold G 1 above or has fallen below the threshold G 2 .

Erfindungsgemäß wird eine Korrektur des Parametersatzes im Parameterspeicher 26 dadurch möglich, daß die Auswertungseinheit 40 im laufenden Betrieb der Sensoreinheit 10 über eine oder mehrere der vorhandenen Anschlussleitungen, welche im Beispiel mit den Bezugszeichen A1,A2...Ak,Ak+1,...AK gekennzeichnet sind, den Wert der Korrekturgröße Δ U als Parameter überträgt.According to the invention a correction of the parameter set in the parameter memory 26 is possible in that the evaluation unit 40 during operation of the sensor unit 10 via one or more of the existing connection lines, which in the example with the reference numbers A 1 , A 2 ... A k , A k + 1 , ... A K , the value of the correction value Δ U transmits as a parameter.

Dies bedeutet insbesondere, daß durch den Übermittlungs- bzw. Übertragungsvorgang der laufende Betrieb der Signalübertragung von der Sensoreinheit 10 zur Auswertungseinheit 40 nicht gestört werden darf. Beispielsweise darf bei zeitkritischen Systemen in Kraftfahrzeugen, wie der Drehwinkelmessung an einem Zahnrad (Nockenwelle, Kurbelwelle oder ABS), die zeitliche Abbildung der Winkel (Outalt="1" nach Outneu="0" oder umgekehrt) durch den Korrekturvorgang nicht gestört werden.This means, in particular, that the ongoing operation of the signal transmission from the sensor unit 10 to the evaluation unit 40 may not be disturbed by the transmission or transmission process. For example, in time-critical systems in motor vehicles, such as the rotation angle measurement on a gear (camshaft, crankshaft or ABS), the timing of the angle (Out alt = "1" to Out new = "0" or vice versa) must not be disturbed by the correction process ,

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung zeigt die Figur 2 ein weiteres erfindungsgemäßes Sensorsystem 1, bestehend aus einer Sensoreinheit 10 und einer mit dieser über eine Anschlussleitung A verbundenen Auswertungseinheit 40. Beide Komponenten, die Sensoreinheit 10 und die Auswertungseinheit 40, sind durch eine elektrische Energieversorungseinheit 50 über die Versorgungs- leitung V mit der Versorgungsspannung UB mit elektrischer Energie versorgt. Dem Sensorsystem 1 ist eine physikalische oder chemische Meßgröße M zuführbar, welche in der Sensoreinheit 10 in der beschriebenen Weise gewandelt und verarbeitet wird und als Ausgangssignal Out über die Anschlussleitung A an die Auswertungseinheit 40 übertragbar ist.To further illustrate the invention, the FIG. 2 another sensor system 1 according to the invention, consisting of a sensor unit 10 and an evaluation unit 40 connected thereto via a connecting line A. Both components, the sensor unit 10 and the evaluation unit 40, are connected to the supply voltage U by an electrical power supply unit 50 via the supply line V. B supplied with electrical energy. The sensor system 1, a physical or chemical quantity M can be fed, which in the sensor unit 10 is converted and processed in the manner described and can be transmitted as output signal Out via the connecting line A to the evaluation unit 40.

Diese Signalverarbeitung in der Sensoreinheit 10 ist im Beispiel durch die programmierbaren Parameter (c1, c2, c3, ...cm, cm+1, ..cM) gekennzeichnet. Ferner sind beispielhaft zwei der Auswertungseinheit 40 zugeordnete Steuersignalleitungen eingezeichnet, über welche die Steuersignale si bzw. si+1 der Auswertungseinheit 40 zuführbar sind.This signal processing in the sensor unit 10 is characterized in the example by the programmable parameters (c 1 , c 2 , c 3 , ... c m , c m + 1 , .. c M ). Further, by way of example, two control signal lines assigned to the evaluation unit 40 are shown, via which the control signals s i or s i + 1 can be fed to the evaluation unit 40.

Die Figur 2 zeigt das Zusammenspiel zwischen analoger Meßgröße M der Sensoreinheit 10 und der Auswertungseinheit 40. Die mit Hilfe der Bezugszeichen 14 und 15 gekennzeichneten Pfeile geben die Informations- bzw. Datenflußrichtung der Ermittlung eines Meßeffektes im laufenden Betrieb des Sensorsystems 1 an. Insbesondere gibt der Pfeil mit den Bezugszeichen "15" zwischen der Sensoreinheit 10 und der Auswertungseinheit 40 den Datenfluß an, wie - bei einer programmierten Sensoreinheit 10 im Zustand "Locked" -, Daten von der Sensoreinheit (10) zur Auswertungseinheit (40) übertragen werden.The FIG. 2 shows the interaction between analog measured variable M of the sensor unit 10 and the evaluation unit 40. The indicated by the reference numerals 14 and 15 arrows indicate the information or data flow direction of the determination of a measuring effect during operation of the sensor system 1. In particular, the arrow with the reference numeral "15" between the sensor unit 10 and the evaluation unit 40 indicates the data flow, as - in a programmed sensor unit 10 in the "Locked" state, data from the sensor unit (10) to the evaluation unit (40) are transmitted ,

Bei bisher bekannten Sensoren besteht nur eine Möglichkeit, die in der Sensoreinheit (10) gespeicherten Parameter c1,c2, c3...cn...cM im Betrieb zu beeinflussen. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Auswertungseinheit (40) das Signal Out (und gegebenenfalls weitere Betriebsparameter der Sensoreinheit 10) analysiert. Vorteilhafterweise ist es auch möglich, weitere, von der Sensoreinheit selbst unabhängige, Steuersignale si bzw. si+1 zu dieser Analyse hinzuzuziehen. Die Auswertungseinheit (40) überprüft nun mit Hilfe der ihr zur Verfügung stehenden Daten die Gültigkeit des Parametersatzes c1,c2,c3...cm...cM.In previously known sensors, there is only one possibility to influence the parameters c 1 , c 2 , c 3 ... C n .. C M stored in the sensor unit (10) during operation. According to the invention, it is now provided that the evaluation unit (40) analyzes the signal Out (and optionally further operating parameters of the sensor unit 10). Advantageously, it is also possible to consult further, independent of the sensor unit, control signals s i or s i + 1 to this analysis. The evaluation unit (40) now checks the validity of the parameter set c 1 , c 2 , c 3 ... c m ... c M with the aid of the data available to it.

Beispielhaft wird im folgenden ein Sensorsystem 1 betrachtet, bei der die Sensoreinheit (10), ein System bestehend aus einem Permanentmagneten und einem Zahnrad, die Drehung des Zahnrades durch die Messung seines Magnetfeldes in eine zeitliche Pulsfolge abbildet. Das an die Auswertungseinheit (10) vermittelte Ausgangssignal Out besteht aus einer Folge von "0" und "1", die beispielsweise über einen Open-Collector-Ausgang übertragen werden können.By way of example, a sensor system 1 will be considered in the following, in which the sensor unit (10), a system consisting of a permanent magnet and a toothed wheel, maps the rotation of the toothed wheel into a chronological pulse sequence by measuring its magnetic field. The output signal Out conveyed to the evaluation unit (10) consists of a sequence of "0" and "1" which can be transmitted, for example, via an open-collector output.

Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die Eingriffmöglichkeiten der Auswertungseinheit (40) in die Sensorsignalverarbeitung (welche in der Regel als Sensor-Algorithmus bezeichnet wird) sich auf einen einzigen Parameter, die Korrekturgröße Δ U, beschränken. Wird von der Auswertungseinheit (40) ermittelt, daß dieser Parameter, die Korrekturgröße Δ U geändert werden soll, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dieses Änderungserfordernis der Sensoreinheit (10) dadurch übermittelt wird, daß die Last zwischen der Sensoreinheit (10) und der Auswertungseinheit (40) verändert wird. Diese Last-Änderung wird in der Auswertungseinheit (40) hervorgerufen und somit außerhalb der Sensoreinheit (10) generiert. Ein Beispiel ist die Last, welche sich bei im wesentlichen konstanter Spannung als veränderbarer Laststrom ergibt und mit Hilfe des Bezugssymbols ILast gekennzeichnet ist.For the sake of simplicity, it is assumed that the possibilities of intervention of the evaluation unit (40) in the sensor signal processing (which is usually referred to as a sensor algorithm) are limited to a single parameter, the correction value Δ U. If it is determined by the evaluation unit (40) that this parameter, the correction quantity .DELTA.U is to be changed, it is provided according to the invention that this change requirement of the sensor unit (10) is transmitted by the load between the sensor unit (10) and the evaluation unit (40) is changed. This load change is caused in the evaluation unit (40) and thus generated outside the sensor unit (10). An example is the load, which results in a substantially constant voltage as a variable load current and is denoted by the reference symbol I load .

Fließt beispielsweise im normalen Betrieb mittlerer Laststrom I0 im Signallastpfad, so kann der Sensoreinheit (10) durch eine Änderung der Ausgangslast mit dem Laststrom I1, welcher größer als der mittlere Laststrom I0 im Normalbetrieb ist, mitgeteilt werden, das die Korrekturgröße Δ U erhöht werden soll. Durch eine Änderung des Laststroms beispielsweise auf einen Wert I2 > I1 > I0 kann auch eine Verringerung der Korrekturgröße Δ U übertragen werden. Die Änderung des Laststroms von I0 auf I1 oder I2 kann kontinuierlich erfolgen oder mit einer bestimmten Frequenz.Flows, for example, in normal operation average load current I 0 in the signal load path, the sensor unit (10) by changing the output load with the load current I 1 , which is greater than the average load current I 0 in normal operation, be communicated, the correction quantity .DELTA.U should be increased. By changing the load current, for example, to a value I 2 > I 1 > I 0 , a reduction in the correction quantity Δ U can also be transmitted. The change of the load current from I 0 to I 1 or I 2 can be continuous or at a certain frequency.

Die Sensoreinheit weist eine Schaltungsanordnung auf, welche die Änderung des Laststroms ILast von I0 auf I1 oder I2 erkennen kann und dann den Parameter, die Korrekturgröße Δ U entsprechend variiert.The sensor unit has a circuit arrangement which can detect the change in the load current I load from I 0 to I 1 or I 2 and then varies the parameter corresponding to the correction quantity Δ U.

Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Zeit die die Sensoreinheit 10 zur sicheren Erkennung des Änderungswunsches benötigt der Auswertungseinheit 40 bekannt ist, so dass die veränderte Last ILast auch hinreichend lange aufrechterhalten bleibt. Die Signalverarbeitungseinheit bzw. die Sensoreinheit 10 ändert daraufhin den Wert der Korrekturgröße Δ U in entsprechender Weise. Eine Rückmeldung zur Auswertungseinheit 40 ist nicht erforderlich. Auf diese Weise ist es möglich, das die Auswertungseinheit 40 zunächst weiter mit dem veränderten Laststrom I2 bzw. I1 arbeitet oder, was in der Regel sinnvoller ist, mit dem niedrigsten Laststrom I0. Die Auswertungseinheit 40 wird nun weiter analysieren, ob die Änderung ausreichend war. Wenn eine weitere Änderung erforderlich sein sollte, fordert die Auswertungseinheit 40 wiederum diese Änderung an. Bevorzugterweise erfolgt eine Änderung mit dem kleinstmöglichen Inkremental.It should be noted that the time required for the sensor unit 10 to reliably recognize the change request of the evaluation unit 40 is known, so that the changed load I load is maintained for a sufficiently long time. The signal processing unit or the sensor unit 10 then changes the value of the correction variable Δ U in a corresponding manner. A feedback to the evaluation unit 40 is not required. In this way, it is possible that the evaluation unit 40 initially continues to work with the changed load current I 2 or I 1 or, which is usually more useful, with the lowest load current I 0 . The evaluation unit 40 will now further analyze whether the change was sufficient. If a further change is required, the evaluation unit 40 again requests this change. Preferably, a change is made with the smallest possible incremental.

Erfindungsgemäß sind weitere Möglichkeiten der Übertragung eines veränderten Parametersatzes c1,c2... denkbar. Voraussetzung ist allerdings, dass stets der laufende Betrieb nicht gestört wird.According to the invention, further possibilities for the transmission of a modified parameter set c 1 , c 2 ... are conceivable. The prerequisite is, however, that the ongoing operation is not disturbed.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß diese Versorgungsspannung UB der Sensoreinheit 10 und/oder der Sensorsignalverarbeitungseinheit (25) moduliert werden kann. Die Sensoreinheit (10) erkennt anhand der Modulation, welcher Parameter ci auf welche Art und Weise und um welchen Betrag geändert werden muss. Im einfachsten Fall handelt es sich stets um denselben Parameter, wobei dieser vorzugsweise in kleinstmöglichen Schritten erhöht oder erniedrigt wird.According to the invention, it is provided that this supply voltage U B of the sensor unit 10 and / or the sensor signal processing unit (25) can be modulated. The sensor unit (10) recognizes on the basis of the modulation, which parameter c i must be on the way in which and the amount by which modified. In the simplest case, it is always the same parameter, which is preferably increased or decreased in the smallest possible steps.

Auf diese Weise ergeben sich eine große Zahl möglicher Anwendungsgebiete. Ganz allgemein eignen sich dafür programmierbare Systeme, bei denen eine Auswertungseinheit 40 ein Sensorsignal und eventuell vorhandene weitere Signale auswertet. Die Sensoreinheit 10 muss in einem oder mehreren Parametern ci frei programmierbar sein. Ein Beispiel derartiger Systeme ist die Sensierung von Magnetfeldsignalen beispielsweise zur Detektierung und Regelung der Winkelstellung der Kurbelwelle, der Nockenwelle bzw. des Antiblockiersystems in einem Kraftfahrzeug.This results in a large number of possible fields of application. In general, programmable systems are suitable for this, in which an evaluation unit 40 evaluates a sensor signal and any further signals present. The sensor unit 10 must be freely programmable in one or more parameters c i . An example of such systems is the sensing of magnetic field signals, for example for detecting and regulating the angular position of the crankshaft, the camshaft or the antilock brake system in a motor vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sensorsystemsensor system
1010
Sensoreinheitsensor unit
1212
Sensorelementsensor element
1414
Datenflußrichtungdata flow
1515
Datenflußrichtungdata flow
2020
AusgangssignalerzeugungseinheitOutput signal generation unit
2222
MeßgrößenaufbereitungseinheitMeßgrößenaufbereitungseinheit
2424
Verstärkereinheitamplifier unit
2525
SensorsignalverarbeitungseinheitSensor signal processing unit
2626
Parameterspeicherparameter memory
2727
AnalogsignalverarbeitungseinheitAnalog signal processing unit
2828
DigitalsignalverarbeitungseinheitDigital signal processing unit
2929
Analog/Digital-UmsetzerAnalog / digital converter
4040
Auswertungseinheitevaluation unit
5050
EnergieversorgungseinheitPower supply unit
AA
Anschlußleitunglead
ACAC
WechselsignalanteilAC signal component
A1,A2..Ak..Ak+1, AK A 1 , A 2 .. A k .. A k + 1 , A K
Signalausgängesignal outputs
c1,c2,c3..cm..cM c 1 , c 2 , c 3 ..c m ..c M
Parameterparameter
D1,D2..Dn,Dn+1,DN D 1 , D 2 .. D n , D n + 1 , D N
Signalausgängesignal outputs
E1 E 1
Eingangentrance
E2 E 2
Ausgangoutput
E3 E 3
Eingangentrance
G1,G2 G 1 , G 2
Schwellenwertthreshold
ILast I load
Laststromload current
I2,I1,I0 I 2 , I 1 , I 0
LaststromwertLoad current value
MM
Meßgrößemeasured variable
OutOut
Ausgangssignaloutput
Outalt/Outneu Out old / out new
altes/neues Ausgangssignalold / new output signal
Si,Si+1 S i , S i + 1
Steuersignalcontrol signal
S1,S2..Si+1,.SI S 1 , S 2 ..S i + 1 , .S I
SteuersignaltypenControl signal types
tt
ZeitTime
t1,t2 t 1 , t 2
Zeitpunkttime
ΔU.DELTA.U
Korrekturgrößecorrection variable
UB U B
Versorgungsspannungsupply voltage
U(M)AROUND)
internes Spannungssignalinternal voltage signal
VV
Versorgungsleitungsupply line

Claims (9)

  1. Method of changing a signal processing in a sensor system, comprising the following features:
    a) a measurement variable (M) is detected, and a sensor signal (U(M)) representing the measurement variable (M) is generated, in a sensor element (12) which is a component of a sensor unit (10),
    b) the sensor signal (U(M)) is processed in a sensor signal processing unit (25), which is similarly a component of the sensor unit (10), according to predetermined parameters (C1, C2, C3, ..., Cm, ... CM), wherein the parameters (C1, C2, C3, ..., Cm,.... CM) are set externally,
    c) at least one signal (Out) processed in the sensor signal processing unit (25) is transmitted to an evaluating unit (40) and evaluated therein,
    d) the evaluating unit (40) newly determines on the basils of the transmitted signal at least one of the parameters for signal processing,
    e) the evaluating unit (40) checks the validity of the at least one parameter and determines whether a change of the at least one parameter is required,
    f) the evaluating unit (40) transmits in the case of a required change this at least one parameter (C1, C2, C3, ..., Cm, ... CM) via a connecting line (A) present between the sensor unit (10) and the evaluating unit (40),
    g) the sensor signal processing unit (25) sets this at least one transmitted parameter (C1, C2, C3, .... Cm, ... CM) and
    h) in the case of a required change of the at least one parameter (C1, C2, C3,... Cm, .... CM) this is transmitted in ongoing operation to the sensor signal processing unit (10, 25) only if the transmission of signals (Out) from the sensor signal processing unit (25) is not disrupted by that, so that a constant updating of the parameter set in the sensor signal processing unit is ensured and the sensor system can operate in continuous operation.
  2. Method according to claim 1, characterised in that at least the newly determined parameter (C1, C2, C3, ..., Cm, ... CM) is transmitted by way of a common energy supply line (V) of the sensor system (10) and the evaluating unit (40).
  3. Method according to claim 1, characterised in that at least the newly determined parameter (C1, C2, C3, ..., Cm, ... CM) is transmitted by way of the connecting line (A), by way of which the signal (Out) processed in the sensor signal processing unit (25) is transmitted to the evaluating unit (40).
  4. Method according to one of claims 1 and 2, characterised in that at least one parameter (C1, C2. C3, ..., Cm, ... CM) is transmitted by charge of an output load (ILast) between the signal processing unit (10, 25) and the evaluating unit (40).
  5. Method according to claim 4, characterised in that the output load (ILast) is changed continuously.
  6. Method according to claim 4 or 5, characterised in that the output load (ILast) is changed in steps.
  7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterised in that at least one parameter (C1, C2, C3, ..., Cm, ... CM) is transmitted by a change in the supply voltage (UB) of the sensor unit (10).
  8. Use of the method according to any one of claims 1 to 7 in generally programmable systems.
  9. Use of the method according to any one of claims 1 to 8 in measured value detection of magnetic field sensors.
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